Question

将蓝藻的Sir1515基因导入水稻后，测定光照强度对转基因水稻和野生型水稻光合速率的影响，并测得两种水稻叶片的叶绿素和RUBP羧化酶（催化CO₂固定的酶）的含量，结果如下图所示。请回答：

（1）水稻叶肉细胞中的叶绿素分布在______上，用层析液分离图乙所示两种叶绿素时，在滤纸条上扩散较快的是______。

（2）图甲中A点水稻叶肉细胞内产生ATP的细胞器是______，若环境中CO₂浓度降低，则A点应向______（左、右）移动。

（3）适宜条件下，与野生型水稻相比，转基因水稻的干物质的量______（增加、减少或不变），原因是____。

（4）光照强度低于2×l0 时，限制野生型水稻光合速率的主要环境因素是       ；若不考虑环境因素对呼吸作用的影响，当光照强度为2×10时，野生型水稻叶片固定的速率为____×10。

（5）若环境中光照强度保持在3×l0，假定其它条件不变，先光照16小时，再黑暗8小时，则一天中转基因水稻积累的有机物量是野生型水稻的______倍。

Answer

（1）类囊体薄膜 叶绿素1

（2）线粒体、叶绿体 右

（3）增加 转基因水稻的叶绿素含量增加，光合速率增大

（4）光照强度 16

（5）1.4

【解析】

试题分析：（1）水稻叶肉细胞中的叶绿素分布在叶绿体的类囊体薄膜上；据图乙分析可知，两种水稻叶片中都是叶绿素1含量多于叶绿素2，说明叶绿素1代表叶绿素a，叶绿素2代表叶绿素b，用层析液分离图乙所示两种叶绿素时，在滤纸条上扩散较快的是叶绿素a（叶绿素1）。

（2）图甲中A点表示光合速率与呼吸速率相等时的光照强度，即此时水稻叶肉细胞中既进行呼吸作用，也进行光合作用，所以图甲中A点水稻叶肉细胞内产生ATP的细胞器是线粒体、叶绿体；若环境中CO2浓度降低，则光合速率降低，而对呼吸作用的影响不大，要想维持光合速率与呼吸速率相等，需要增加光照强度，即A点向右移动。

（3）根据图甲分析可知，在相同且适宜条件下，转基因水稻的净光合速率大于野生水稻，所以与野生型水稻相比，转基因水稻的干物质的量增加，其原因可通过图乙分析，转基因水稻的叶绿素含量增加，导致光合速率增大。

（4）根据图甲分析可知，光照强度低于2×l02μmol·m-2·s-1时，限制野生型水稻光合速率的主要环境因素是光照强度；若不考虑环境因素对呼吸作用的影响，当光照强度为2×102μmol·m-2·s-1时，野生型水稻叶片固定的速率（实际光合速率）为净光合速率＋呼吸速率＝12＋4＝16×102μmol·m-2·s-1。

（5）若环境中光照强度保持在3×l02μmol·m-2·s-1，假定其它条件不变，先光照16小时，再黑暗8小时，则一天中转基因水稻积累的有机物量是16×16－4×8＝224×l02μmol·m-2·s-1，一天中野生型水稻积累的有机物量是12×16－4×8＝160×l02μmol·m-2·s-1，一天中转基因水稻积累的有机物量是野生型水稻的倍数是224/160＝1.4倍。

考点：本题考查光合作用的相关知识，意在考查考生从课外材料中获取相关的生物学信息，并能运用这些信息，结合所学知识解决相关的生物学问题的能力。